Технические требования к передаче видеоинформации в сетях atm
Как уже не раз отмечалось, ATM была разработана как технология, поддерживающая передачу голоса, видео и данных. Можно сказать, что ATM разрабатывалась для работы с видеоприложениями, поддерживающими появлявшиеся в то время стандарты группы MPEG. С учетом того, что наиболее распространенным стандартом для проведения видеоконференций в настоящее время считается Н.320, появилась необходимость такой адаптации ATM, которая обеспечила бы контроль за задержкой и дрожанием.
При соответствующей адаптации технологии ATM важно было определить, как именно задержка и дрожание влияют на передачу видеоинформации. Основываясь на проведенных исследованиях в этой области, были определены следующие требования к задержкам и дрожанию на уровне коммутаторов для двунаправленного обмена видеоинформацией:
Коэффициент потери ячеек в сети не должен превышать 1.7 10-9;
Задержка при доставке ячейки через сеть не должна превышать 4 мс, а при прохождении через коммутатор – 150 мкс;
Изменения в задержках при доставке через сеть должны варьироваться в пределах 500 мкс.
Если коммутаторы ATM удовлетворяют выдвинутым требованиям, то они могут принимать участие в процессе передачи высококачественной видеоинформации по сети.
Особенностью двунаправленного взаимодействия является необходимость реализации более строгого контроля за задержкой (по сравнению с однонаправленной передачей), о чем говорилось выше. При всей, казалось бы, жесткости ограничений по времени, видно, что даже для двунаправленной передачи видеоинформации средняя задержка и дрожание измеряется в миллисекундах, а не в микросекундах Это позволяет производителям иметь достаточный временной «зазор», облегчающий выпуск продуктов. В табл. 18.6 перечислены допустимые задержки и дрожание применительно к видео различного качества.
Таблица 18.6. Допустимые значения задержки и дрожания
Тип приложения
| Приложение
| Средняя допустимая задержка, мс
| Среднее допустимое дрожание, мс
|
Начального уровня
| Видеоконференция 64 Кбит/с
| 300
| 130
|
Сжатое видео 16 Кбит/с
| 30
| 130
| |
Среднего уровня
| 1.5 Мбит/с МРЕG (видео)
| 5
| 6.5
|
| 256 Кбит/с MPEG (голос)
| 7
| 9.1
|
Высокого уровня
| 20 Мбит/с HDTV-видео
| 0.8
| 1
|
Так как даже задержка в несколько сотен миллисекунд является приемлемой (для приложения начального уровня) при организации двунаправленного обмена видеоинформацией, то сеть ATM может легко справляться с такой нагрузкой. С точки зрения передачи высококачественного видео хорошие скоростные возможности сети ATM позволяют нейтрализовать некоторые «всплески задержек». Каждое приложение имеет некоторую рабочую область, границы которой определяют верхние и нижние допустимые значения задержки (или других параметров). На рис. 18.2 показаны рабочие области некоторых приложений в аспекте изменения двух параметров – времени задержки и надежности доставки.
С одной стороны, некоторые временные выбросы задержек сглаживаются возможностями технологии ATM, с другой стороны, их негативные последствия призваны устранить верхние уровни MPEG, точнее, их специальные механизмы. В частности, кодеки имеют внутренние буфера, которые позволяют «выровнять» сигнал при его небольшом дрожании. Более того, передача временной информации (нечто вроде временных меток) в потоках стандартов MPEG позволяет восстановить синхронизацию при наличии дрожания в сети. Так как значительное дрожание может привести к потере пакетов, то верхние уровни (выше сетевого) должны более эффективно оберегать поток видеоинформации от возможных потерь такого рода. Частично соответствующие возможности уже заложены в существующие спецификации MPEG. Ожидается, что они будут усилены с принятием нового видеостандарта, такого как цифровое телевидение высокого качества.
Одна из причин, по которой Форум ATM выделил спецификацию VBR (Variable Bit Rate – переменная скорость передачи), состояла в необходимости обеспечения передачи видеоинформации с переменной скоростью. Необходимость использования переменной скорости диктовалась применяемой схемой кодирования – при использовании для сжатия методов MPEG или Н.261 скорость передачи меняется в зависимости от интенсивности движения в кадрах. Уровень взрывообразности (то есть изменений интенсивности) для движущегося изображения зависит от качества видео (табл. 18.7)
Выделение полосы пропускания и проверка ее достаточности с помощью механизма САС (напомним, что он позволяет проверить наличие сетевых ресурсов для установления соединения) для видеоинформации и данных различных приоритетов как раз и позволяет обеспечивать такую передачу с определенным качестном обслуживания. Трафик с постоянной скоростью передачи, например, будет требовать наивысшего приоритета, в то время как нечувствительным к задержкам данным может быть предоставлен самый низкий приоритет. Трафику rtVBR может быть присвоен либо высокий, либо низкий приоритет в зависимости от требований пользователей.
Таблица 18.7. «Взрывообразность» видео
Тип видео
| Отношение пиковой пропускной способности к средней
|
Видео студийного качества
| 1.9
|
Видео широковещательного качества
| 2.7
|
Видеоконференции
| 3.1
|
Видеотелефон
| 4.4
|
Нельзя говорить о широком развертывании в сети ATM видеоприложений и игнорировать при этом требования UPC (функции контроля за использованием полосы пропускания), которые гарантируют, что входящий трафик будет удовлетворять трафик-контракту, заключенному между пользователем и сетью. Без таких функций уже установленные соединения могут потерять свою производительность из-за неправомерных действий пользователей, нарушающих свои трафик-контракты. В результате, использование функций UPC является необходимым условием для сети ATM, которая должна поддерживать обмен видеоинформацией. Эти функции гарантируют, что трафик всех типов будет соответствовать своим трафик-контрактам и получит запрошенный уровень производительности от сети.
Кроме того, использование кодеков с буферами, которые значительно сглаживают всплески трафика, также помогает реализовать требования, выдвигаемые UPC. Применение обоих методов (выделение полосы пропускания и UPC) согласно, многим исследованиям является наиболее эффективным способом контроля за передачей видеоинформации с переменной скоростью.
Важным параметром для передачи аудио- и видеоинформации является коэффициент потери ячеек (Cell Loss Rate, CLR). В целях снижения уровня потери ячеек при работе в сети ATM блоки данных уровня адаптации ATM (AAL PDU), содержащие мультимедийную информацию, кодируются с помощью процедуры коррекции ошибок Рида-Соломона (Reed-Solomon). Использование этой процедуры делает возможным корректировать потерю до четырех байт в блоке из 128. Если длина блока данных составляет только один байт, то эта процедура может скорректировать потерю до четырех ячеек. Теоретические исследования показывают, что когда поток ячеек следует через семь коммутаторов, каждый из которых выполняет до семи стадий коммутации, вероятность потери ячейки в блоке (длиной более четырех ячеек) очень мала. В табл. 18.8 показаны приемлемые коэффициенты потери ячеек (CLR) и битовых ошибок (Bit Error Rate, BER) для различных видеоприложений.
- Максим Кульгин Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия
- Часть I основы корпоративных сетей.
- 1. Базовые сетевые технологии
- Соединения и каналы
- Технологии b-isdn и atm
- Технология Frame Relay
- Технология isdn
- Плезиохронная и синхронная цифровые иерархии
- Технология sonet
- Технология smds
- Технология Ethernet
- Дальнейшее развитие технологии Ethernet
- Технология 100vg-AnyLan
- 2. Методология построения корпоративной сети
- Сравнение современных технологий передачи данных
- Требования к сети
- Архитектура сети
- Магистраль на базе коммутации ячеек
- Маршрутизация
- Коммутация
- Выделение маршрутов
- Сетевые шаблоны
- Сетевой шаблон глобальной сети
- Сетевой шаблон городской сети
- Шаблон городской сети с технологией sonet/sdh
- Шаблон городской сети с передачей atm поверх sonet/sdh
- Шаблон городской сети, как расширенной локальной сети
- Сетевой шаблон центрального офиса
- Реализация доступа и магистрали
- Критерии выбора технологии
- 3. Качество обслуживания в современных сетях
- Характеристики трафика
- Трафик разных приложений
- Качество обслуживания «на самоокупаемости»
- Обзор технологий качества обслуживания
- Обеспечение перекрывающей пропускной способности
- Приоритетные очереди в маршрутизаторах
- Протокол резервирования ресурсов
- Установление приоритетов в виртуальных сетях
- Качество обслуживания в сетях Frame Relay
- Качество обслуживания в сетях atm
- Рекомендации
- 4. Модель и уровни osi
- Эталонная модель osi
- Протоколы и интерфейсы
- Уровни модели osi Физический уровень
- Канальный уровень
- Сетевой уровень
- Транспортный уровень
- Сеансовый уровень
- Уровень представления
- Прикладной уровень
- Назначение уровней модели osi
- 5. Основные типы сетевых устройств
- Витая пара
- Коаксиальный кабель
- Оптоволоконный кабель
- Сетевые адаптеры
- Концентраторы
- Коммутаторы
- Коммутация «на лету»
- Коммутация с буферизацией
- Бесфрагментная коммутация
- Дополнительные функции коммутаторов
- Протокол stp
- Протокол stp и виртуальные сети
- Протокол stp: заключение
- Маршрутизаторы
- Брандмауэры
- Часть II стек протоколов тср/ip
- 6. Ip и другие протоколы нижнего уровня
- Протокол ip
- Протокол arp
- Протокол 1смр
- Протокол udp
- Протокол rtp
- Адресная схема протокола ip
- 7. Протокол tcp
- Формат заголовка
- Состояние системы
- Блок управления передачей
- Установление и закрытие соединений
- Плавающее окно
- Пропускная способность
- Контроль за перегрузками
- Управление потоком данных
- Политики отправки и приема сегментов
- Таймер повторной передачи
- Адаптивный таймер повторной передачи
- Узкие места в сети
- Протокол tcp в сетях atm
- 8. Маршрутицазия протокола ip
- Автономные системы
- Подсети
- Маска подсети
- Протокол rip
- Маска подсети переменной длины
- 9. Протоколы маршрутизации Протокол ospf
- Протоколы igrp и eigrp
- Протоколы политики маршрутизации egp и bgp
- Протокол igmp
- Алгоритмы построения дерева доставки
- Магистраль mbone
- Протоколы групповой маршрутизации Протокол dvmrp
- Протокол mospf
- Протокол рiм
- Бесклассовая междоменная маршрутизация
- Часть III Технология atm
- 10. Введение в технологию атм
- Появление atm
- Форум atm
- Основные компоненты atm
- Уровни atm
- Уровень адаптации atm
- Уровень atm
- Физический уровень
- Прямая передача ячеек
- Использование транспортных кадров
- Использование plcp
- Интерфейсы atm
- Мультиплексирование в сетях atm
- Инверсное мультиплексирование
- Безопасность в сетях atm
- Сигнализация atm
- 11. Основы технологии атм Соединения atm
- Сети без установления соединения
- Сети с установлением соединения
- Виртуальные соединения в сетях atm
- Типы виртуальных соединений
- Виртуальные пути и виртуальные каналы
- Установление соединений atm
- Ячейки atm
- Сети с передачей ячеек
- Формат ячеек atm
- Ячейки формата uni
- Ячейки формата nn1
- Подготовка ячеек к передаче
- Уровень адаптации aal1
- Уровень адаптации aal3/4
- Уровень адаптации aal5
- Адресация atm
- Адрес dcc aesa
- Адреса icd и е.164 aesa
- Управление адресами
- 12. Коммутация и маршрутизация в атм Коммутаторы atm
- Архитектура коммутаторов atm
- Интеграционные функции коммутаторов
- Управляемость
- Маршрутизация в atm
- Протокол маршрутизации запросов pnni
- Протокол сигнализации pnni
- Качество обслуживания
- Протокол tcp
- Протокол udp
- Резервирование ресурсов и протоколы управления потоком данных
- Организация очередей в маршрутизаторе
- Метод явного контроля скорости
- 14. Интегрированные и дифференцированные услуги Качество обслуживания
- Интегрированные услуги
- Сервисные уровни обслуживания
- Сервисное управление нагрузкой
- Гарантируемое обслуживание
- Протокол резервирования ресурсов rsvp
- Стили резервирования
- Развитие сетей с is
- Дифференцированные услуги
- Архитектура системы с предоставлением ds
- Граничные устройства домена ds
- Внутренние устройства домена ds
- Выходные домены
- Использование протокола rsvp в сетях с ds
- 15. Управление трафиком в атм
- Трафик-контракт
- Параметры трафика
- Категории сервиса
- Связь механизмов управления трафиком
- Контроль за установлением соединения
- Контроль за использованием полосы пропускания
- Формирование трафика
- Контроль потока abr
- Контроль приоритетов
- Организация очередей в коммутаторах
- Реализация очередей для службы ubr
- Реализация очередей для службы abr
- Методы отбрасывания пакетов
- Адаптивное управление буферами в коммутаторах
- 16. Интеграция с атм
- Протокол ip поверх atm
- Передача ip-Дейтаграмм по сети atm
- Взаимодействие устройств в одной логической подсети
- Групповая доставка информации в сети atm
- Взаимодействие устройств в разных логических подсетях
- Протокол nhrp
- Оценка потерь при работе протокола ip поверх atm
- Передача ip-дейтаграмм в кадрах sonet
- Технология эмуляции локальной сети — lane
- Концепция lane
- Технология мроа
- Клиент мроа
- Сервер мроа
- Взаимодействие технологий мроа и nhrp
- Масштабируемость в глобальных сетях
- Технология Tag Switching фирмы Cisco
- Технология aris фирмы ibm
- Технология mpls комитета ietf
- Перспективные разработки. Рекомендации
- Взаимодействие технологий atm и Frame Relay
- 17. Интеграция маршрутизации и коммуникации
- Общие вопросы выбора технологий
- Коммутирующие маршрутизаторы
- Коммутация третьего уровня в atm
- Технологии фирм Ipsilon и Toshiba
- Технология FastIp фирмы 3Com
- Технология NetFlow фирмы Cisco
- Технология SecureFast фирмы Cabletron
- Технология Multiprotocol Switched Services фирмы ibm
- 18. Мультимедиа в сети
- Передача видеоинформации
- Технические требования к передаче видеоинформации в сетях atm
- Некоторые рекомендации по созданию сетей atm с видео
- Передача голоса
- Часть V Приложения
- 1. Стандарты стека протоколов tcp/ip
- 2. Порты протоколов tcp и udp
- 3. Выделение ip - подсетей
- 4. Теория очередей и расчет параметров сети
- 5. Организации по стандартизации
- 6 Список фирм - членов Форума атм
- 7. Спецификации Форума атм
- 8. Список терминов
- 9. Список литературы Основная литература
- Дополнительная литература Технология atm и протокол ip поверх atm
- Технология качества обслуживания
- Система ip-адресаиии
- Некоторые ресурсы Internet
- Алфавитный указатель
- Оглавление
- Часть I 3
- Часть II 109
- Часть III Технология atm 207
- Часть IV 269
- Часть V Приложения 402